Comportement des aciers inoxydables ferritiques stabilisés lors des étapes de recuit et décapage

par Jérôme Issartel

Thèse de doctorat en Sciences des matériaux

Sous la direction de Yves Wouters et de Valérie Parry.

Soutenue le 10-02-2012

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble) , en partenariat avec Sciences et Ingénieurie des Matériaux et des Procédés (équipe de recherche) .

Le président du jury était Krzysztof Wolski.

Le jury était composé de Yves Wouters, Valérie Parry, Sebastien Martoia, Mohammed Matmati, Jean-Pierre Boissin, Luca Perniola.

Les rapporteurs étaient Henri Buscail, Marie-laurence Giorgi, Christian Degache.


  • Résumé

    Lors de l’élaboration des aciers plats inoxydables, un recuit haute température de courte durée (60 s environ), sous atmosphère oxydante (O2/H2O/CO2/N2) est mis en place après laminage à froid. Ce recuit entraîne la formation d’une couche d’oxyde de faible épaisseur qui est éliminée par un décapage. Ces étapes de recuit et décapage peuvent entraîner une perte de qualité du produit fini, se traduisant par une perte de brillance. L’acier bistabilisé Ti, Nb (AISI 441) est sensible à la dégradation de surface. L’objectif de la thèse est d’identifier les phénomènes à l’origine de la perte de brillance. Les travaux menés consistent à étudier les couches d’oxyde et le comportement de l’acier lors du décapage. Une morphologie originale de l’interface interne avec la présence de protrusions métalliques a été observée. L’étude des protrusions par la microscopie électronique à balayage couplée à une sonde ionique focalisée : MEB-FEG/FIB, a permis de proposer un mécanisme décrivant leur formation. Ce mécanisme s’appuie sur la précipitation de la silice qui semble également être un élément clé pour comprendre la dégradation de surface. Un lien entre perte de brillance et teneur en chrome dans le substrat a été établi. La déchromisation de l’acier liée au recuit est susceptible d’être facilitée par les protrusions.

  • Titre traduit

    Behaviour of stabilised ferritic stainless steels during the annealing and the pickling stage - Influence of the stabilizer elements (Nb, Ti)


  • Résumé

    During the industrial processing line of stainless steel flat products, a short annealing (60 s) at high temperature in a gas furnace-oxidizing atmosphere (O2/H2O/CO2/N2) takes place after cold rolling. This annealing leads to the formation of a thin oxide film which is then removed by a pickling step at the end of the process. The annealing and pickling stages may cause a loss of gloss, resulting in a loss of product quality. The steel bistabilizied Ti, Nb (AISI 441) is sensitive to this surface degradation. The aim of this thesis is to identify the phenomena leading to the loss of gloss. Our work consists in studying the oxide layers and the behavior of steel during pickling. A peculiar morphology of the internal interface with the presence of metallic protrusions was observed. The protrusions investigation using a scanning electron microscopy coupled with a focused ion beam: MEB-FEG/FIB, allowed us to propose a mechanism of their formation. This mechanism is based on the precipitation of silica which also appears to be a key point to understand the surface degradation. A link between the loss of gloss and the chromium content in the substrate was established and the chromium depletion related to the annealing is likely to be facilitated by protrusions.


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